Într-un laborator din Singapore, oamenii de ştiinţă concep şi cultivă bacterii kamikaze. Dacă eforturile lor vor fi încununate cu succes, se vor alege cu aplauze şi nu cu puşcărie, pentru că ţintele lor nu sunt oameni şi nici clădiri, ci bacterii.
Nazanin Saeidi şi Choon Kit Wong au descoperit o nouă metodă de a ucide Pseudomonas aeruginosa, o specie de bacterie oportunistă care înfloreşte acolo unde oamenii sunt slăbiţi. Aceasta infectează frecvent pacienţii cu sistemul imunitar slăbit, din spitale. Atacă orice ţesut la care se poate extinde – plămâni, vezica urinară, intestine – şi adesea cauzează infecţii fatale. Pentru a identifica şi distruge această ameninţare, Saeidi și Wong au folosit bacteria comună Escherichia coli (colonizează intestinul uman şi animal) ca pion de sacrificiu.
Cum funcţionează?
Recruţii E.coli produc o proteină LasR, care recunoaşte moleculele folosite pentru comunicare de celulele P.aeruginosa. Când LasR detectează acest semnal chimic, activează 2 gene. Prima armează bomba; produce piocină, o toxină care omoară P.aeruginosa prin găurirea membranei exterioare cauzând scurgerea "măruntaielor" acesteia. A doua genă detonează bomba; produce o proteină care face ca E.coli să se spargă, sinucigându-se şi eliberând astfel un amestec de piocină care ucide P.aeruginosa din apropiere (un fel de bombă cu şrapnel).
Frumuseţea acestei soluţii este că foloseşte împotriva P.aeruginosa, armele proprii acesteia. Piocina este de fapt o armă proprie P.aeruginosa. Când situaţia nu e tocmai roz, aceşti oportunişti folosesc piocină pentru a ucide tulpinile concurente. Saeidi şi Wong şi-au concentrat atenţia asupra acestei arme – o piocină cunoscută drept S5. Are 2 componente: una ucide, iar cealaltă face celula gazdă imună la propria armă. Prin “înarmarea recruţilor” cu piocină S5, Saeidi şi Wong au descoperit că pot ucide multe tulpini de P.aeruginosa care cauzează probleme pacienţilor spitalelor.
În testele de laborator preliminare, sinucigaşii E.coli s-au dovedit remarcabil de eficienţi împotriva P.aeruginosa. Când au fost amestecate cele 2 specii, sinucigaşii şi-au eliminat 99% din ţinte. Şi au ucis chiar 90% din celulele vâscoase ale comunităţii P.aeruginosa, numite biofilm. Biofilmele sunt adevărate "oraşe bacteriene" şi sunt renumite pentru greutatea cu care sunt distruse. Sinucigașii E.coli le-au eliminat.
Desigur, metoda lui Saeidi şi Wong este departe de a fi testată clinic. Nu şi-au testat atentatorii sinucigaşi nici măcar pe un animal viu, cu atât mai puţin pe pacienţi umani. Asta este doar o dovadă de principiu. Chiar şi aşa, este greu să nu te bucure gândul că cercetătorii explorează noi metode ingenioase de combatere a bacteriilor infecţioase. La urma urmei, purtăm un război surd cu acest tip de microbi.
Dezvoltarea unor noi medicamente anti-bacteriene a ajuns să stagneze. Marea majoritate a claselor de antibiotice au fost create între anii 1940 şi 1960 şi doar 2 noi modele au intrat pe piaţă în ultimul deceniu. Între timp, bacteriile s-au adaptat la arsenalul curent şi au fost deja documentate cazuri de tulpini care rezistă, practic, la toate medicamentele cunoscute.
P.aeruginosa este deosebit de greu de tratat, deoarece este deja rezistentă în mod natural la o largă varietate de antibiotice. Are o serie de pompe moleculare care evacuează orice medicament pătrunde în ea. Medicii încearcă adesea să o contracareze atacând-o cu un amestec de medicamente diferite, dar bacteria poate să treacă la o stare latentă şi tolerantă, în care supravieţuieşte în stare inertă. Între timp, amestecul de medicamente distruge bacteriile bune care ne colonizează în mod normal trupurile şi care sunt folositoare.
Ca şi alternativă, unii cercetători au încercat să folosească virusuri care localizează şi ucid bacteriile (bacteriofage). Au avut ceva succese pe şoareci, dar Saeidi şi Wong cred că această abordare prezintă probleme. Poate fi folosită doar o singură dată, după care gazda dezvoltă anticorpi împotriva virusului.
Saeidi și Wong au adoptat o abordare diferită. Munca lor este un exemplu al unui domeniu captivant cum este biologia sintetică, unde cercetătorii manipulează biologia ca să îndeplinească sarcini pe care echivalentul natural nu le poate face. Adesea, asta implică “legarea” a două componente naturale într-o combinaţie nouă, cum ai lua părţi de pe un raft pentru a asambla lucruri vii, concepute după preferinţe. În cazul de faţă, Saeidi şi Wong au unit componente genetice pentru recunoaşterea P.aeruginosa, care stârnesc o reacţie în lanţ ce produce piocină şi apoi determină celula să se sinucidă exploziv, astfel eliberând piocina care distruge P.aeruginosa.
Domeniul a produs şi trucuri amuzante de laborator, dar şi mai multe realizări utile, precum folosirea bacteriei şi a fungilor în producerea de tratamente împotriva malariei, producerea de biocombustibili, decontaminarea apei şi chiar programarea lor să vâneze celulele canceroase. Dar până acum nimeni nu a încercat să trimită bacteriile împotriva propriilor semeni bacterieni. Deşi preliminar, studiul lui Saeidi şi Wong a deschis un drum nou şi interesant.
Textul reprezintă traducerea articolului Scientists engineer suicide bomber bacteria to kill other bacteria, publicat pe blogs.discovermagazine.com/notrocketscience.
Traducerea: Ioan Florea
